Ўзбекистон республикаси олий ва ўрта махсус таълим вазирлиги фарғона политехника институти

§ 1.4. Адсорбент турлари, хусусиятлари ва характеристикалари

Адсорбцион жараённи қўллашда адсорбентни танлаш, биринчи навбатда, адсорбентнинг алоҳида моддани қабул қилиш қобилиятига, шунингдек, боғланиш тизимининг тузилишига боғлиқ. Идеал ҳолда, адсорбент тўртта талабни қондириши керак [85, 86]:
-юқори адсорбцион қувватга эришиш учун етарли даражада юқори сирт майдони ёки микроғовак ҳажми.
-ғовак диаметри адсорбат молекуласининг ўлчамига мос келадиган даражада катта бўлиши керак.
-адсорбат молекуласини жалб қилиш учун тегишли сирт функционал гуруҳлари (ёки катта сирт майдони иккинчи даражали аҳамиятга эга бўлиши мумкин).
-диффузия орқали ички сирт майдонига киришни таъминлайдиган нисбатан катта ғовакли тармоқ.
Биринчи жиҳат учун, фаол жойлар сони сирт майдонига мутаносиб, ёки аниқроғи, сирт майдонига доминант ҳиссаси туфайли микроғовак ҳажми; шунинг учун сирт майдони каттароқ асдорбент адсорбцияда фойдалидир. Юзаки гуруҳларнинг функционаллиги адсорбцион турларни ўзига жалб қила оладиган мусбат, нейтрал ёки манфий зарядланган сиртни яратади. Етарли даражада катта ғовакли тармоқ ҳам муҳим рол ўйнайди, чунки у адсорбцион кинетика ва жараён тузилиши учун муҳим бўлган юқори диффузия тезлигига имкон беради. Ифлослантирувчи адсорбатнинг молекуляр ўлчамларини аниқлаш ва ишлаб чиқарилган фаол углероднинг адсорбатни олиб ташлашга эришиш учун етарли тешик диаметрига эга бўлишини таъминлаш муҳимдир. Бундан ташқари, катта ва арзон хом ашё манбаи ҳам талаб қилинади.
Лабораторияда фойдаланиш учун кўплаб адсорбентлар мавжуд ва баъзи умумий мисоллар фаоллаштирилган углеродлар [87], цеолитлар [88], силикагел [89] ва фаол алюминатлар [90]. Бошқа мисоллар орасида органик қаттиқ чиқиндилар кукуни [91, 92, 93, 94]; қишлоқ хўжалиги чиқиндилари ёки қўшимча маҳсулотлар, масалан, ёнғоқ қобиғи, гуруч қобиғи, мева данаклари ёки маккажўхори бошоқлари [95, 96]; ноорганик минераллар, масалан, бентонит, гил [97]; қўнғир кўмир [98]; кокос ёнғоғи қобиғи [99]; пластик чиқиндилар [100, 101, 102]; хитин/хитозан [103]; ва алюминофосфат молекуляр элаклари [104]. Сўнгги йилларда углерод наноғоваклари ёки тегишли тузилмалар каби баъзи янги адсорбентлар ҳам адсорбцион дастурларда синовдан ўтказилмоқда [105,106]. Батафсил маълумотлар кейинги бўлимларда келтирилган.
Углерод ресурсларини фаоллаштирилган кўмирларни ишлаб чиқариш учун адсорбентлар ва хом ашёлар сифатида қўллаш бўйича дастлабки тадқиқотлар табиий ресурсларини қўллашда бўлган ва уларнинг баъзилари ҳозирда фаоллаштирилган углеродларни тижорат миқёсида ишлаб чиқариш учун ишлатилади. Ушбу иловаларни чеклаш талаби ортиб бормоқда, чунки улар жуда секин алмаштириладиган табиий ресурсларни истеъмол қилишни англатади. Хом ашёлар сифатида ишлатилган бундай материалларга торф киради [107]; қўнғир кўмир [98]; турли ёғоч турлари, масалан, эвкалипт [108], қипиқ [109], сиқилган ёғоч [69], арча [110], мойли палма дарахти [111], зайтун дарахти [112], тамаринд дарахти [113], бамбук [114, 115, 116], жатрофа курсас [52] ва ёғоч биокўмири [117]; ва шакарқамиш қамиши [118,119] лар киради.
Бошқа кенг тарқалган ва кенг қўлланиладиган табиий адсорбентлар - алюминосиликат тузилишга эга бўлган ва турли шаклларда бўлган цеолитлар [120] ва баъзилари кварц, клиноптилолит, мординит, шабазит ва кальцитдир.
Сўнгги йилларда озиқ-овқат экинлари секторининг чиқиндиси фаоллаштирилган углерод хом ашёларининг муҳим манбаларидан бирига айланди. Бу кўп миқдордаги қишлоқ хўжалиги чиқиндиларидан келиб чиққан экологик муаммолар билан боғлиқ. Гуруч пўстлоғи [55, 56, 121], бодом меваси қобиғи [122, 123, 124], нўхат пўстлоғи каби бу целлюлозали материаллардан фаоллашган углеродларни ўрганиш ва тайёрлашда кўп ишлар қилинган [125], кокос ёнғоғи қобиғи [126, 127], мойли палма қобиғи [64, 74,128], ёнғоқ қобиғи [129, 130], писта ёнғоғи қобиғи [85], финдиқ қобиқ [131], эвкалипт глобулус [132], макадамия ёнғоғи [133, 134] ва yeryong’oq po’stlog’i [125] лар киради.
Бутун дунёда катта ҳажмда мева данаклари ва уруғлари ҳосил бўлади. Ушбу маҳсулотларнинг данаклари қаттиқ ва лигниннинг сезиларли фоизини ўз ичига олади, шунинг учун уларни фаоллаштирилган углеродлар учун идеал ҳисобланади. Турли хил мева данаклари орасида зайтун данаклари фаоллаштирилган углероднинг юқори сифати ва элементар углероднинг юқори фоизи (40-45 оғирлик) мавжудлиги сабабли фаоллаштирилган углерод ишлаб чиқариш учун намуна сифатида кенг ўрганилган. Аммо бу тадқиқотлар биринчи навбатда ифлослантирувчи бирикмани танлаб, сўнгра зайтун донагидан олинган углеродни ўзига хос хусусиятга мос келадиган адсорбент хусусиятларига мослаштиришга ҳаракат қилиш ўрнига, бир ёки баъзан иккита ифлослантирувчи моддаларни синаб кўриш орқали АК ишлаб чиқаришга қаратилган.
Консерваланган мева саноати кўп йиллар давомида данаксиз маҳсулотлар ишлаб чиқаради, бу олинган мева данакларининг аксарияти чиқинди сифатида ташланади. Сўнгги йилларда ушбу данакларнинг бир нечтаси фаоллаштирилган углерод ишлаб чиқариш учун кашшоф сифатида ишлатилган. Мева данаклари лигнин ва целлюлозага бой бўлиб, фаоллаштирилган углерод ишлаб чиқариш учун мос асос тузилмасини таъминлайди. Ўрганилган мевали данаклар ва тегишли материаллар қаторига ўрик данаклари [135], хурмо данаклари [136], олхўри данаклари [137,138], гуруч қобиғи, шафтоли данаги [140], зайтун мева данаклари [141], макоре меваси [142] ва маккажўхори бошоқи [133, 143, 144] киради.
Углерод ва бошқа чиқиндиларни фаол углеродларга ёки бошқа адсорбцион материалларга айлантириш учун бир нечта тадқиқотлар ўтказилди. Таркибида карбон бўлган чиқиндиларга автомобил шиналари [145, 146, 147], пластмасса чиқиндилари [148,149] ва тўқимачилик, масалан, ипак чиқиндилари киради.
Бошқа чиқинди материаллар самарали адсорбентларни ишлаб чиқариш учун хом ашёлар сифатида ишлатилган, масалан, босилган электрон платалар (pcb) электрон чиқиндилари 200°C да калий гидроксид билан ишлов берилиб, катион алмашинадиган қатрон ишлаб чиқарилди [150,151,152,153,154,155,156]. Яна бир кенг ўрганилган адсорбент-хитозан [157] декарбонациядан сўнг денгиз қисқичбақасимон қобиғининг деацетилацияси натижасида ҳосил бўлади [103, 158].